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2017 年度 実施状況報告書

ストリゴラクトン生合成遺伝子欠損トマトの生育特性評価とその利用

研究課題

研究課題/領域番号 17K07650
研究機関東洋大学

研究代表者

梅原 三貴久  東洋大学, 生命科学部, 教授 (30469895)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードストリゴラクトン / マイクロトム / CCD8 / MAX1 / LBO / 果実形質 / Phelipanche aegiptiaca / LC-MS/MS
研究実績の概要

本研究では、果実形成におけるストリゴラクトン(SL)の役割とトマトにおけるSL生合成経路を明らかにするために、SlCCD8、SlMAX1、SlLBO遺伝子が欠損したSL生合成欠損系統の果実形質評価、SL欠損系統の接ぎ木実験、SLの定量分析を行った。また、SLは根寄生植物の発芽を誘導するため、トマトを含む様々な農作物が根寄生植物による被害を受けている。そこで、トマトSL欠損系統が根寄生植物対策に利用できるか検証するために、根寄生植物の感染実験を実施した。
1.SlCCD8欠損系統を用いた評価
SlCCD8欠損系統の成熟果実の割合、果実重量、果実の縦の長さと横の長さ、種子の数、開花までの日数、果実の成熟にかかる日数、糖度、酸度などの果実形質評価を行った。野生型マイクロトムとSlCCD8欠損系統では、果実形質に大きな差は認められなかった。また、果実形成・成熟中のSlCCD8遺伝子の欠損を戻し交雑で導入し、BC1作出した。次に、ライゾトロン法で、トマトに寄生するPhelipanche aegiptiacaの感染実験を行い、SlCCD8欠損系統における根寄生植物の感染率を評価した結果、SlCCD8欠損系統周辺のP. aegiptiacaの発芽率は野生型よりも低下し、感染率も減少傾向を示した。
2.SlMAX1欠損系統およびSlLBO欠損系統を用いた評価
TILLING法で探索したSlMAX1欠損系統8系統、SlLBO欠損系統7系統について、劣勢ホモ変異体の探索、枝分かれの数、 LC-MS/MSを用いたSLの定量分析、根寄生植物の発芽試験を行った。このうち、劣勢ホモ変異体で枝分かれの数が増加し、かつSL量が野生型よりも減少していた系統は、SlMAX1欠損系統で2系統、SlLBO欠損系統で2系統存在した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成29年度は、SlCCD8欠損系統については、果実形質評価、SL欠損系統の接ぎ木実験、SL定量分析、Phelipanche aegiptiacaの感染実験を行い、SlCCD8欠損系統の生育特性についてほぼ必要な情報が出揃った。SlMAX1およびSlLBO欠損系統については、劣勢ホモ変異体探索、枝分かれの数とSL定量分析を行い、SL欠損の表現型を示す変異体を絞り込み、各2系統ずつ劣性ホモ変異体でSL欠損した系統が得られた。初年度としては、かなり順調に研究が進んでいると判断する。

今後の研究の推進方策

平成29年度に作出した栽培トマトバックグランドのSlCCD8変異体ホモ系統について、生育特性評価を実施する。評価項目は草丈の長さ、枝分かれの数、成熟果実の割合、果実重量、果実の縦の長さと横の長さ、種子の数、開花までの日数、果実の成熟にかかる日数、糖度、酸度で、野生型とSLを産生できない栽培トマトでは、生育にどのような差が生じるかを明らかにする。栽培トマトバックグランドのSlCCD8変異体ホモ系統における内生SL含量について評価する。まず、LC-MS/MSを用いて4デオキシオロバンコール、オロバンコール、ソラナコールなどの分析を行う。また、水耕栽培を行い、根寄生植物ヤセウツボ(Orobanche minor)の種子発芽試験を行い、SlCCD8変異系統の根滲出液における発芽刺激活性を評価する。大阪府立大学で、ライゾトロン法を用いてトマトに寄生するPhelipanche aegiptiacaの感染実験を行い、栽培トマトバックグランドのSlCCD8欠損系統における根寄生植物の感染率を評価する。これらの実験データを取りまとめ、根寄生植物に対するSL欠損系統の応用の可能性について検証する。
LC-MS/MS分析いついては、SL生合成中間体カーラクトンやもう一つのトマトの内生SLであるソラナコールの定量分析系を確立する。
SlMAX1とSlLBO欠損系統については、平成29年度に引き続き、標的遺伝子以外の変異を取り除くため、SlMAX1欠損系統およびSlLBO欠損系統の戻し交雑を継続して行う。
さらに、筑波大学との共同研究で、CCD8の上流の生合成遺伝子CCD7が欠損したマイクロトムの変異体をTILLING法で探索し、他の変異体のリファレンスとして使用する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Upregulation of DWARF27 is associated with increased strigolactone levels under sulfur deficiency in rice.2018

    • 著者名/発表者名
      Masato Shindo, Koichiro Shimomura, Shinjiro Yamaguchi, Mikihisa Umehara
    • 雑誌名

      Plant Direct

      巻: 4 ページ: e00050

    • DOI

      10.1002/pld3.50

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ストリゴラクトンの生合成と生理作用2017

    • 著者名/発表者名
      梅原三貴久
    • 雑誌名

      アグリバイオ

      巻: 1 ページ: 1092-1093

  • [学会発表] Production of tomato resistant to infection by root parasitic plants2018

    • 著者名/発表者名
      Mikihisa Umehara
    • 学会等名
      Global Summit on Plant Science & Plant Physiology (Plant Science 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] D27, a strigolactone biosynthetic gene, is required for adaptation in sulfate deficient condition2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Shindo, Koichiro Shimomura, Shinjiro Yamaguchi, Mikihisa Umehara
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of two Slccd8 mutants in Micro-Tom2017

    • 著者名/発表者名
      Shoko Hasegawa, Nao Tsunoda, Yoshihiro Okabe, Toru Ariizumi, Hiroshi Ezura, Mikihisa Umehara
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 硫酸イオン欠乏に適応するためにD27の働きが必要である2017

    • 著者名/発表者名
      進藤真登、下村講一郎、山口信次郎、梅原三貴久
    • 学会等名
      植物化学調節学会第52回大会
  • [学会発表] トマトのストリゴラクトン欠損系統作出と特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      長谷川翔子、角田奈央、岡部佳弘、有泉亨、江面浩、梅原三貴久
    • 学会等名
      植物化学調節学会第52回大会
  • [学会発表] 硫酸イオン欠乏条件に応答して増加するストリゴラクトンの生理学的役割2017

    • 著者名/発表者名
      進藤真登、下村講一郎、山口信次郎、梅原三貴久
    • 学会等名
      日本植物細胞分子生物学会第35回大会
  • [学会発表] マイクロトムSlCCD8欠損系統2757の特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      長谷川翔子、角田奈央、岡部佳弘、有泉亨、江面浩、梅原三貴久
    • 学会等名
      日本植物細胞分子生物学会第35回大会
  • [学会発表] ストリゴラクトンの植物の成長調節作用2017

    • 著者名/発表者名
      梅原 三貴久
    • 学会等名
      第6回植物二次代謝フロンティア研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Physiological functions of strigolactones in plant growth and development2017

    • 著者名/発表者名
      Mikihisa Umehara
    • 学会等名
      The 2nd Japan-Korea-China Trilateral Joint Symposium on Plant Biotechnology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 生命科学部 応用生物科学科 植物生長制御研究室 Umehara Lab.

    • URL

      http://www2.toyo.ac.jp/~umehara/plant_biotechnology/Welcome.html

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公開日: 2018-12-17  

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